车轮踏面剥离机理研究

介绍了踏面剥离的分类、形成机理、影响因素和减缓措施;重点讨论了车轮踏面剥离发生的形成机理和减缓措施;其中滚动接触剥离和制动剥离是两种主要剥离类型,滚动接触应力、制动热作用、热裂纹和机械作用是引起剥离的主要原因。     

基于SIMPACK的大功率机车车轮踏面损伤预测

基于多体动力学SIMPACK软件建立HXD2C大功率机车模型,分析实测轮轨廓形匹配下车轮通过R400曲线段和R600曲线段时车轮所受蠕滑力大小及方向,并将结果代入安定图及损伤函数进行车轮踏面损伤预测。研究结果表明：机车通过R400曲线段时,车轮编号为3、5、9、11的内轨侧车轮纵向蠕滑力方向与车轮滚动方向相反,且车轮材料均处于棘轮效应区,易产生与蠕滑力合力方向垂直的斜裂纹。其中编号为3和9的车轮疲劳损伤值大于磨耗值,随着循环滚动的累积疲劳损伤会进一步加剧。同理,机车通过R600曲线段时,车轮编号为3、5、10、11、12的车轮踏面易产生与蠕滑力方向垂直的斜裂纹,其中以车轮5疲劳损伤最为严重。相较于R400曲线段,机车通过R600曲线段时外轨侧车轮10和12接触斑面积减小、磨耗减小、疲劳损伤值大于磨耗值是踏面存在轻微疲劳损伤的主要原因。     

铁路机车车轮踏面失圆的检测方法综述

20世纪70年代以来,世界各国针对铁路机车车轮踏面失圆进行了不懈的研究,提出了多种不同的检测方法。文中对铁路机车车轮踏面失圆原因、踏面失圆形式以及踏面失圆检测方法进行了综述。     

车轮踏面凹形磨耗对轮轨相互作用的影响研究

为了研究踏面凹形磨耗车轮的动力学行为,改进Kik-Piotrowski方法提出一种可考虑轮对摇头和轮轨多点接触的非Hertz接触模型,结合车辆—轨道耦合动力学理论计算具有实测踏面凹形磨耗车轮的CRH2高速动车组在钢轨上运行时的轮轨动态相互作用行为。计算结果表明,改进的Kik-Piotrowski方法可以很好地模拟磨耗车轮与钢轨的多点接触和非Hertz接触行为,轮轨法向力、轮轨蠕滑力以及接触斑形状都与CONTACT计算结果比较接近。对于踏面凹形磨耗的车轮,接触区域分布在车轮磨耗边缘的两个孤立位置,当接触斑从一个区域向另一区域转换时存在瞬时的两点接触。由于两点接触的过渡,接触区域在两个位置转换时造成的冲击效应并不明显。与无磨耗车轮的动力学响应对比,该类车轮踏面凹形磨耗对轮轨力的影响从总体上来说不大,对轮轨横向力的影响略大于对轮轨垂向力的影响,磨耗会增加轮轨垂向力和轮轨横向力的高频成分。     

车轮踏面擦伤检测

提出了一种自动化程度高、操作简单且能实现在线测量的车轮踏面擦伤检测方法。此检测方法结果可靠、输出直观、精度高。     

车轮踏面擦伤检测

提出了一种自动化程度高,操作简单且能够实现在线测量的车轮踏面擦伤检测方法,通过振动加速度传感器将加速度转化为电荷量,再由电荷放大器将其转化为电压量传递给计算机进行处理,采用小波变换的方法对信号进行去噪,将消噪后的信号分解到不同的频段,分析不同频段的能量,得到擦伤信号的准确定位,结果可靠,输出直观,较高精度地给出擦伤情况。     

车轮踏面激光淬火技术研究

采用激光淬火工艺加工的车轮轮对踏面,车轮受热变形很小,热处理后的车轮不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求,不仅可以有效地延长轮对的使用寿命和降低维护费用,还可以显著提高轮对抵抗钢轨冲击和耐摩擦的能力。     

踏面擦伤弹性车轮冲击影响因素的研究

踏面擦伤车轮在平滑轨道上滚动引起轮轨冲击.为研究轮轨冲击的影响因素,以某弹性车轮为研究对象,建立踏面擦伤深度不同的弹性车轮有限元模型和简化轨道有限元模型,利用LS-Dyna软件对擦伤深度为2mm的弹性车轮在不同速度运行的工况和不同擦伤深度弹性车轮模型在120km/h速度的工况进行了仿真分析,研究了速度和擦伤深度对轮轨冲击力的影响.将弹性车轮与普通钢轮在相同的工况下产生的轮轨接触力进行对比,结果表明弹性车轮可有效降低车轮过擦伤时产生的轮轨冲击.     

机车车轮踏面轮廓镟修在机测量与评价

轨道机车车轮轮廓非圆化是影响机车高速安全运行的重要因素。针对机车车轮踏面形貌的在线镟修及测量,结合新型国产不落轮对镟修机床研发,研究机车车轮踏面轮廓在机测量与评价方法,并开发基于机床数控系统的嵌入式车轮踏面轮廓在机测量系统。就车轮踏面在机测量方法、数据处理方法、车轮中心定位以及评价分析方法等进行重点探讨。研究车轮踏面轮廓动态提取与分离方法,以提升测量装置的在线测量精度。通过阶次细化分析方法增强低数阶物理分辨率及评价准确性,以达到提高非圆化评价精度的目的。最终通过实验验证了在机测量系统重复测量精度达到微米级,研究可有效改善机车车轮轮廓的在机测量与评价,同时可进一步提升不落轮对镟修机床的加工性能。     

踏面制动温升对重载铁路车轮磨耗的影响

建立一个考虑踏面制动温升影响的重载铁路车轮磨耗预测模型,模型中通过考虑温度对车轮、钢轨硬度的影响,实现温度对车轮磨耗影响的研究。相对以往的轮轨磨耗预测模型,该数值预测模型可以考虑轮轨接触界面有较大摩擦温升(如重载铁路踏面制动)时的轮轨磨耗演化机理,使预测结果更加符合实际情况。用所建立的轮轨磨耗数值预测模型,研究重载列车紧急制动时的车轮磨耗,分析考虑和不考虑温度影响下的车轮磨耗状态。结果表明:重载铁路踏面制动摩擦温升会加剧车轮磨耗,与不考虑摩擦温升相比,考虑摩擦温升时车轮总磨耗体积增加12.1%,当制动温升达到最高时最大磨耗深度增加22.5%。     

起重机单侧弧形踏面车轮技术

针对车轮啃轨这一常见但长期未得到有效解决的难题,提出一种车轮单侧弧型踏面结构,即起重机一侧车轮由优化的参数化弧形踏面替代平面踏面,改变轮轨的接触形式;而另一侧仍采用平面踏面对轨道的跨距误差进行补偿。建立轮轨接触理论仿真模型,分析车轮踏面的弧形结构参数对于接触应力、摩擦力及啃轨的影响。通过QD35-28.5双梁桥式起重机试验和现场应用验证该技术对于解决起重机啃轨问题的有效性。     

车轮踏面磨耗对齿轨列车齿轮齿条接触状态影响研究

针对齿轨列车车轮踏面磨耗情况下难以探究齿轮齿条接触状态规律的问题,提出了一种基于Hertz接触理论的考虑车轮踏面磨耗情况的齿轮齿条齿面接触应力计算模型。首先,分析了磨耗情况下齿轮齿条的接触关系,获得了接触应力计算关键参数随车轮磨耗的变化规律,并结合Hertz接触理论构建了考虑车轮磨耗的齿轮齿条接触应力计算模型;然后,选取某工程齿轮齿条参数进行计算,获得了磨耗周期内的齿面接触应力分布,并通过27组有限元仿真试验获得了不同磨耗量、不同接触位置的齿轮齿条接触应力数据,与上述计算模型结果进行了对比;最后,运用上述计算模型进一步分析了车轮磨耗影响接触应力规律的内在机制和关键因素。结果表明,模型结果与仿真计算结果的最大相对误差为7.71%,验证了计算模型的准确性;车轮踏面磨耗量越大,齿轮齿条啮入点附近的接触应力越大,其影响机制是车轮磨耗导致啮入点附近驱动齿轮曲率半径急剧减小;增大初始中心距和齿条齿顶圆角影响系数,可降低车轮踏面磨耗对接触应力的影响,并可通过减小高度调整周期来优化接触状态情况。     

基于CCD的火车车轮踏面磨损自动检测研究

论述了基于双目视觉三维重建系统的基本原理、关键步骤和主要框架。针对车轮踏面磨损的图像特征,提出了一种在限制特征点范围内运用余弦距离进行特征匹配的改进SIFT算法。重建车轮磨损踏面的三维模型,将其重建模型与标准车轮的三维模型进行同轴比较,得出车轮踏面的磨损状况并确定经济镟修方案。     

车轮踏面擦伤动态定量测量新方法

车轮踏面擦伤是危及列车运行安全的主要原因之一。如何准确测量其大小是高速和重载列车发展中必须首先要解决的关键测量问题。提出一种新的车轮擦伤动态测量方法，不仅能实现对踏面擦伤和磨损的定量测量，同时能克服已有技术测量不能定量、测量结果受外界很多因素影响的缺点。测量系统主要由平行四边形机构、传感器、数据采集与处理等部分组成。现场试验表明：当列车速度低于１５　ｋｍ·ｈ－１，系统的测量误差小于０．２　ｍｍ。     

列车车轮踏面缺陷图像区域提取

针对踏面缺陷图像的特点,对其缺陷图像区域提取技术进行了研究,设计了一种基于平稳小波自适应阈值踏面区域分割算法,提出了一种基于分块思想粗定位和精定位组合定位的剥离缺陷区域提取算法和基于踏面边缘线扫描搜索的擦伤区域提取的算法。通过两个踏面缺陷的实例,验证了算法的有效性,对现场采集样本进行试验,结果表明：系统对剥离和擦伤的两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%,误识率为5.1%,为后续特征提取和识别奠定了基础。     

起重机车轮轮缘低磨耗新型踏面

轨行式起重机的车轮经常轮缘磨损提前报废,文章认为轮轨间两点接触是导致轮缘磨损的主要原因,建议参考铁路系统业已推广应用的圆弧凹形踏面,采用新型踏面的车轮。文章重点介绍了轮缘接触点上作用力、接触应力和蠕滑率的计算方法,阐述了圆弧凹形踏面的优点。最后提出了起重机采用圆弧凹形踏面车轮的设计原则。     

动车组车轮踏面损伤深度高效测量方法

随着国内高速铁路的快速发展,动车组的应用得到了大力推广,已成为我国的“亮丽名片”。为保障车辆的运行安全,动车组需严格按照修程修制要求,定期开展相应的预防性维修和高级检修。轮对作为动车组的走行部分,在动车组中非常重要,在日常运行和检修过程中要特别重视。实践表明,日常检修过程中会经常发现车轮踏面存在擦伤、硌伤以及剥离等损伤问题,为有效测量损伤深度,提高检修质量和效率,重点探讨了一种简易、高效的测量工具。     

地铁车轮踏面异常磨耗原因分析

介绍车轮磨耗的预测方法.考虑轮轨动态接触状态,采用数值分析方法分析异常磨耗的地铁车轮和新钢轨作用情况,且对导致地铁车轮踏面异常磨耗的原因作了简单分析.分析结果表明, 地铁车轮踏面经闸瓦磨耗后在凸起处的接触频率较高,磨耗率大,因而车轮磨耗后踏面凸起不是轮轨接触作用引起的;闸瓦压力过大、压力不均匀、闸瓦晃动量大、频繁制动等因素容易导致滚动圆内侧和踏面外侧的双凹槽磨耗,双凹槽处磨耗速度远远大于轮缘处的磨耗速度;轮缘磨耗主要是轮轨相互作用的结果,而踏面上的凹槽磨耗可能主要由闸瓦制动引起.     

列车车轮踏面缺陷的图像区域提取

建立了基于机器视觉的踏面缺陷检测系统,研究了该系统的踏面缺陷图像区域提取技术.采用基于平稳小波自适应阈值算法提取踏面区域;然后,根据踏面剥离缺陷图像特征,利用基于分块思想的粗定位和精定位组合的方法提取剥离图像区域;最后,根据踏面擦伤缺陷图像特征,利用基于踏面边缘线扫描搜索擦伤区域的方法提取擦伤图像区域.用两个实例验证了提出方法的有效性,实验结果表明:系统对剥离和擦伤两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%,误识率为5.1%,从而为后续特征提取和缺陷识别奠定了基础.     

铁路车轮踏面外形的逆向设计方法

提出一种基于逆向工程概念的铁路车辆轮踏面外形的设计新概念,导出以轮径差和接触角差相对于轮对横移量的函数为设计目标的逆向设计数值算法,实现了通过轮径差或接触角差函数将车辆动力学要求与车轮踏面外形设计的直接沟通,可以指定需要的等效斜度和轮径差等信息反求踏面外形,并且还能同时计及钢轨的实际外形、轨底坡和接触点的分布位置、并研制相应的计算机程序.基于轮径差函数的算法适用于刚性轮对的踏面外形设计,可以设计出不同速度要求与曲线通过导向性能要求的踏面外形;基于接触角差的算法适用于独立轮对的踏面外形设计,可以设计出具有不同重力复原刚度的踏面外形.通过几个算例验证了这种方法及其软件的可行性.